WRKY转录因子通过促进GhMKK2介导的类黄酮生物合成调节棉花对尖孢镰刀菌的抗性

文章信息

题目：Group IIc WRKY transcription factors regulate cotton resistance to Fusarium oxysporum by promoting GhMKK2-mediated flavonoid biosynthesis

刊名：New Phytologist

作者：Lijun Wang，Chen Wang,Xingqi Guo et al.

单位：Shandong Agricultural University

日期：21 June 2022‍

01

摘要

WRKY 转录因子 (TFs) 是应对病原体感染的关键调节因子。Vasinfectum ( Fov ) 是棉花最具破坏性的病原体，然而，WRKY TFs 对尖孢镰刀菌的调控机制，目前尚不清楚。

在这里，转录组测序表明 IIc 组 WRKY TF 亚家族是响应Fov的最重要的 TF 亚家族。功能获得和功能丧失实验表明，IIc 组 WRKY TF 正向调节棉花对Fov的抗性。一系列染色质免疫沉淀测序、酵母单杂交试验和电泳迁移率变化试验表明，IIc 组的 WRKY TFs 直接与GhMKK2的启动子结合并调节其表达。

重要的是，鉴定了一种由 GhMKK2、GhNTF6 和 GhMYC2 组成的新型丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 级联反应。功能分析表明，IIc 组 WRKY TFs 通过上调 GhMYC2 介导的几个类黄酮生物合成相关基因的表达，诱导 GhMKK2-GhNTF6 通路增加对Fov的抗性，从而导致类黄酮积累。

总之，我们的研究证明了一种新的疾病防御机制，WRKY-MAPK 通路通过该机制促进类黄酮生物合成以防御病原体感染。该途径提高了我们对植物免疫中 WRKY TF 和 MAPK 级联反应模式以及植物类黄酮在病原体防御中的重要作用的理解。

02

技术路线

1、cotton (G. hirsutum L. cv. Lumian 22)

2、four-week-old plants were infected with a Fov sporesuspension (106 conidia/ml) via the root wounding method

3、Library construction, transcriptome sequencing (RNA-seq) and data analysis

4、Gene cloning, bioinformatics analysis and genetic transformation

5、RNA extraction and real-time quantitative PCR (RT–qPCR) assays

6、Agrobacterium-mediated VIGS

7、ChIP-sequencing (ChIP-seq)

8、Yeast one-hybrid (Y1H) assays

9、Luciferase (LUC) reporter system assays

10、Yeast two-hybrid (Y2H) assays

11、Determination of the flavonoids content

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主要结果

3.1 转录组分析确定IIc WRKY TFs是参与棉花对Fov抗性的最重要的TFs之一

Fov是棉花种植中最具威胁性的病原体之一。进行转录组测序以鉴定Fov感染后棉花中差异表达的基因，并阐明棉花对Fov抗性的分子机制。结果显示52818个基因，其中7385个上调，8480个下调（表达变化>2倍，Padj<0.05）（图1a和表S3）。然后，对上调基因进行基于GO的富集分析（图1b和表S4）。对于生物过程，大多数上调基因被分配到防御反应（GO:0006952）和生物刺激反应（GO:0009607）（图1b）。在分子功能类别中，与碳水化合物（GO:0030246）和酰基辅酶A脱氢酶活性（GO:0003995）相关的基因最多（图1b）。在细胞成分类别中，上调基因主要富集于过氧化物酶体（GO:0005777）和微体（GO:0042579）（图1b）。

基于这些结果，Fov入侵诱导了棉花生物过程的各种显著变化。TFs是调节基因表达的主要基因，在植物对病原体的抗性中起着重要作用。对差异表达的TF进行聚类分析，以从我们的转录组数据中获得更多见解。结果表明，WRKY TF比其他TF更显著，52个WRKY tf上调（图1c和S1a，表S5）。进一步的分析表明，大多数上调的WRKY TF被分配到了组Ⅷc WRKY TF亚家族（图1d和S1b）。我们的转录组数据表明，第一类 WRKY TF是棉花对Fov抗性的最重要的TF。

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